پیشرفت‌های میکروسکوپ نوری عبوری، میکروسکوپ‌های استریو را ارتقا می‌دهند

در حوزه‌هایی مانند زیست‌شناسی، علوم مواد و پزشکی، مشاهده و تجزیه و تحلیل ساختارهای میکروسکوپی بسیار مهم است. در حالی که تکنیک‌های میکروسکوپی سنتی، مانند میکروسکوپ نوری معمولی، نیازهای اساسی مشاهده را برآورده می‌کنند، اغلب با نمونه‌های شفاف یا نیمه شفاف مشکل دارند. به عنوان مثال، زیست‌شناسانی که ساختارهای سلولی را بررسی می‌کنند ممکن است در تشخیص جزئیات داخلی به دلیل شفافیت بالا با مشکل مواجه شوند، در حالی که دانشمندان مواد که فیلم‌های نازک را تجزیه و تحلیل می‌کنند ممکن است میکروسکوپ بازتابی را برای آشکار کردن ویژگی‌های داخلی ناکافی بدانند.

برای رفع این چالش‌ها، روش‌های مشاهده نور عبوری در میکروسکوپ‌های استریو به عنوان یک ابزار تحقیقاتی حیاتی ظهور کرده‌اند. این گزارش یک بررسی جامع از اصول، ویژگی‌ها، کاربردها و پیشرفت‌های میکروسکوپ نور عبوری ارائه می‌دهد. این گزارش با مروری بر مشاهده نور عبوری آغاز می‌شود و تکنیک‌های رایج مانند میدان روشن، میدان تاریک، نور مایل و نور پلاریزه را شرح می‌دهد. علاوه بر این، این گزارش در مورد نحوه انتخاب روش مناسب بر اساس خواص نمونه و چگونگی فناوری‌های پیشرفته میکروسکوپ - مانند پایه‌های نور عبوری قابل تعویض - بحث می‌کند که امکان انتقال سریع حالت مشاهده را برای دستیابی کارآمد به داده‌ها فراهم می‌کند. در نهایت، این گزارش کاربردها را در زمینه‌های مختلف خلاصه می‌کند و پیشرفت‌های آینده را بررسی می‌کند.

میکروسکوپ‌های استریو که به عنوان میکروسکوپ‌های تشریحی نیز شناخته می‌شوند، برای مشاهده ماکروسکوپی و سه بعدی طراحی شده‌اند. برخلاف میکروسکوپ‌های معمولی، میکروسکوپ‌های استریو مسیرهای نوری مستقلی را برای هر چشم فراهم می‌کنند و یک اثر استریوسکوپی ایجاد می‌کنند که درک عمق و درک فضایی را افزایش می‌دهد. این ویژگی به ویژه برای مطالعه مورفولوژی بیولوژیکی، ساختارهای آناتومیکی و ویژگی‌های سطح مواد ارزشمند است.

میکروسکوپ‌های استریو معمولاً بزرگنمایی کمتری را ارائه می‌دهند و برای نمونه‌های بزرگتر مانند حشرات، گیاهان و مواد معدنی ایده‌آل هستند. اجزای کلیدی عبارتند از:

• عدسی‌های شیئی: نور را از نمونه جمع‌آوری کرده و یک تصویر بزرگ‌نمایی اولیه تولید می‌کنند.
• چشمی‌ها: تصویر را برای مشاهده بیشتر بزرگ‌نمایی کنید.
• سیستم روشنایی: نور را برای روشن کردن نمونه فراهم می‌کند.
• ساختار مکانیکی: از اجزای میکروسکوپ پشتیبانی و تنظیم می‌کند.

میکروسکوپ‌های استریو در درجه اول از دو روش روشنایی استفاده می‌کنند:

• نور بازتابی (حادثه): نور از بالای نمونه هدایت می‌شود و نور بازتابی مشاهده می‌شود. این روش برای نمونه‌های مات مانند سنگ‌ها، مواد معدنی و سرامیک‌ها مناسب است و ویژگی‌های سطحی مانند بافت و رنگ را نشان می‌دهد.
• نور عبوری: نور از زیر از نمونه عبور می‌کند و امکان مشاهده ساختارهای داخلی را فراهم می‌کند. این تکنیک برای نمونه‌های شفاف یا نیمه شفاف مانند سلول‌ها، بافت‌ها و فیلم‌های نازک ایده‌آل است.

مزایا:

• امکان تجسم ساختارهای داخلی.
• ایده‌آل برای نمونه‌های شفاف یا نیمه شفاف.
• پشتیبانی از چندین حالت مشاهده (به عنوان مثال، میدان روشن، میدان تاریک).

محدودیت‌ها:

• نیاز به آماده‌سازی نمونه (به عنوان مثال، برش‌های نازک یا سوسپانسیون‌های مایع).
• ممکن است کنتراست کم برای نمونه‌های رنگ‌نشده نشان دهد.
• مصنوعات احتمالی از آماده‌سازی نمونه.

میدان روشن رایج‌ترین روش نور عبوری است که در آن نور مستقیماً از نمونه عبور می‌کند. مناطق متراکم‌تر نور را جذب یا پراکنده می‌کنند و کنتراست را در برابر یک پس‌زمینه روشن ایجاد می‌کنند.

مزایا: ساده، مقرون به صرفه و کاربردی گسترده. معایب: کنتراست کم برای نمونه‌های رنگ‌نشده؛ وضوح محدود.

کاربردها: مورفولوژی سلولی، تجزیه و تحلیل سلول‌های خونی و بررسی ریزساختار مواد.

میدان تاریک نور مستقیم را مسدود می‌کند و فقط به پرتوهای مایل اجازه می‌دهد تا از ویژگی‌های نمونه پراکنده شوند. این امر جزئیات روشن را در برابر یک پس‌زمینه تاریک ایجاد می‌کند که برای نمونه‌های شفاف مانند باکتری‌ها و سلول‌های زنده ایده‌آل است.

مزایا: کنتراست بالا بدون رنگ‌آمیزی؛ ذرات ریز را تشخیص می‌دهد. معایب: روشنایی کم؛ مستعد مصنوعات.

کاربردها: میکروبیولوژی، تشخیص پزشکی و علوم محیطی.

روشنایی مایل از نور زاویه‌دار برای افزایش کنتراست لبه استفاده می‌کند و تعادلی بین میدان روشن و میدان تاریک ارائه می‌دهد.

مزایا: زوایای قابل تنظیم؛ کنتراست متوسط. معایب: سایه‌ها ممکن است تشکیل شوند؛ کنتراست کمتر از میدان تاریک.

کاربردها: توپوگرافی سطح در علوم مواد و تجزیه و تحلیل بافت بیولوژیکی.

نور پلاریزه مواد دوشکستی (ناهمسانگرد) را با تجزیه و تحلیل الگوهای تداخل نور نشان می‌دهد و رنگ‌های زنده و جزئیات ساختاری تولید می‌کند.

مزایا: کنتراست بالا برای نمونه‌های ناهمسانگرد؛ بدون نیاز به رنگ‌آمیزی. معایب: محدود به مواد دوشکستی؛ تنظیمات پیچیده.

کاربردها: کانی‌شناسی، علم پلیمر و مطالعات بافت بیولوژیکی.

• میدان روشن: استفاده عمومی، به ویژه برای نمونه‌های رنگ‌شده.
• میدان تاریک: نمونه‌های شفاف و رنگ‌نشده (به عنوان مثال، سلول‌های زنده).
• مایل: افزایش جزئیات لبه و سطح.
• پلاریزه: مواد دوشکستی (به عنوان مثال، کریستال‌ها، الیاف).

• زیست‌شناسی: ساختارهای سلولی، تحرک باکتریایی.
• پزشکی: اسمیرهای خون، تجزیه و تحلیل پاتولوژیک.
• علوم مواد: مرزهای دانه، هم‌ترازی پلیمر.

میکروسکوپ‌های استریو مدرن دارای پایه‌های مدولار هستند که امکان جابجایی سریع بین حالت‌های روشنایی (به عنوان مثال، میدان روشن به میدان تاریک) را فراهم می‌کنند و کارایی گردش کار را افزایش می‌دهند.

میکروسکوپ‌های دیجیتال همراه با پردازش تصویر (به عنوان مثال، افزایش کنتراست، کاهش نویز) وضوح را بهبود می‌بخشند و امکان تجزیه و تحلیل کمی را فراهم می‌کنند.

پیشرفت‌ها در وضوح، سرعت تصویربرداری و اتوماسیون مبتنی بر هوش مصنوعی، میکروسکوپ نور عبوری را بیشتر اصلاح می‌کند.

مشاهده نور عبوری در میکروسکوپ استریو ضروری است و تکنیک‌های متنوعی را برای مطالعه نمونه‌های مختلف ارائه می‌دهد. با استفاده از فناوری‌های پیشرفته، محققان می‌توانند دستیابی به داده‌ها را بهینه کرده و پیشرفت علمی را هدایت کنند.